环境学基础.doc

. 1. 环境科学的研究对象是环境。环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的整体，包括自然环境，社会环境，工程环境。自然环境由生物和无机环境组成。社会环境是由政治、经济和文化等要素构成，社会环境是人类活动的产物，反过来又成为人类活动的制约条件，也是影响人类与自然环境关系的决定性因素。工程环境是人类再利用和改造自然环境中创造出来的人工环境。中华人民共和国环境保护法“本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的整体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”2. 环境的特征：物质性、生态性、唯一性、有限性、资源性3. 环境的功能：环境是人类生存和发展的最终物质来源；环境承受着人类生活产生的废弃物和各种作用的结果。4. 环境问题:是指由于人类活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以及这种变化反过来对人类的生产、生活和健康的影响问题。包括原生环境问题（自然灾害）和次生环境问题。5. 环境问题的产生及其根源：人类初期以采集狩猎为生，由于过度的采集狩猎，消灭了许多物种，破坏了人们的食物来源，失去了进一步食物来源，使人类的生存受到威胁，这是人类活动产生的第一个环境问题；农业发展时期，人类砍伐焚烧森林，发展农业和畜牧业，反复弃耕一些干旱和半干旱地区，人类不合理盲目的开发及过分强化使用土地，导致土壤破坏，森林破坏及严重的水土流失，这是以土地破坏为特征的人类的第二环境问题；工业革命时期，由于人口剧增和人类盲目的消耗自然资源，破坏生态环境，造成严重的环境污染，如大气污染水污染土壤污染核污染等；信息社会时期，科学技术有利于解决工业发展带来的环境问题，但新技术材料的应用，也会产生相应的环境问题。6. 环境科学：一门研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学环境科学的分支：理论环境学；综合环境学；部门环境学7. 环境科学的发生和发展：工业农业及交通运输业发展带来了环境危机，解决环境问题的迫切需要成为推动环境科学发生和发展的巨大力量。环境科学诞生于60年代环境科学初期发展阶段：环境科学分支分别发展，它们用不同理论和方法研究和解决不同性质的环境问题，属于多学科性的，没有形成较完整的体系向整体化发展阶段：运用系统分析和系统组合的方法，强调研究对象的整体性，把人类与环境系统看作具有特定结构和功能的有机整体，进行全面的研究。环境保护工作方针：全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民。8. 环境科学的基本任务：揭示人类环境系统的实质，研究人类环境系统间的协调关系，掌握其发展规律，调控人类与环境间的物质能量交换，改善环境质量，造福人民，促进人类与环境间的协调发展主要任务：探索全球环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等，应用这些认识使环境质量向有利于人类的方向发展，避免对人类不利的变化；揭示人类活动同自然环境间的关系，协调社会经济发展与环境保护的关系，使人类社会和环境协调发展；探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康危害的机理及环境毒理学的研究，为人类正常、健康的生活服务；研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。9. 环境保护:指人类为解决现实的和潜在的环境问题，维持自身的生存和发展而进行的具体实践活动的总称。10. 大气结构：根据大气温度垂直变化、化学成分、荷电等物理性差异及大气垂直运动状况，分为：对流层：平均厚度12km，温度随高度增加而下降（每升100m降低0.6）；密度大；空气污染层；雨雪雹霜等天气现象层；有垂直对流运动和水平运动；平流层：对流层顶约至50km，下部稳定层温度基本不变，稳定层以上温度随高度的升高而上升，因为有臭氧吸收太阳光短波紫外光，同时在紫外线作用下分解为氧原子和分子氧，重新合成臭氧时释放热量；以水平运动为主，很少天气现象，飞机在平流层；中间层：平流层顶至80km；强烈垂直对流运动；气温随高度增加而下降，最冷层；热成层（电离层和增温层)：热成层顶至800km；温度随高度上升剧增；由于太阳和宇宙射线作用，空气分子电离成为较高密度的带电粒子；散逸层：热成层之上，空气稀薄，受地心引力小，温度随高度增加略有增加11. 大气组成：主要成分：N2（78.09%）O2（20.94%）CO2（0.033%）Ar（0.93%）及稀有气体He，Ne，Kr,Xe，上述气体约占空气总量的99.9%以上。可变组分是CO2（0.033%）H2O（0-4%）。大气除去水气和杂质的空气称为干洁空气。12. 大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度，以致破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。13. 大气污染类型：按照污染范围：局地性大气污染（厂区，城市）；区域性大气污染（跨越城市或国家）；全球性大气污染（臭氧层破坏，温室效应）；根据污染物的性质：还原型（煤炭型，污染物SO2，CO，颗粒物，伦敦烟雾）；氧化型（汽车尾气型，污染物来源汽车排气燃油锅炉石油化工生产，次污染物CO，氮氧化物和碳氢化合物，洛杉矶光化学烟雾）；根据燃料性质和大气污染物的组成划分：煤炭型（煤炭燃烧释放的烟气粉尘二氧化硫等一次污染物，及一次污染物生成的硫酸，硫酸盐类气溶胶等二次污染物，污染源为工业企业烟气排放）；石油型（汽车排气、石油冶炼及石油化工厂排放的氮氧化物，烯烃等碳氢化合物）；混合型（以煤为燃料排出的污染物以石油为燃料排出的污染物，从工厂排出的各种化学物质）；特殊型（有关工厂排出的特殊气体，如生产磷的工厂周围大气的氟污染）14. 大气污染源：向大气中排放有害物质或对大气产生有害影响的场所、设备和装置。天然源：火山喷发（SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物）；森林火灾（CO、CO2、SO2、NO2、HC）；自然尘（风沙土）；森林植物释放（萜烯类碳氢化合物）；海浪飞沫（硫酸盐和亚硫酸盐颗粒物）人为源：燃料燃烧（煤石油天然气）；工业生产排放（石油化工、金属冶炼）；交通运输过程中排放（汽车、飞机、轮船）；农业活动排放（农药及化肥的使用）。15. 硫氧化合物（SO2，SO3）：SO2作为重要的大气污染物原因在于参与了硫酸烟雾和酸雨的形成，来源含硫燃料（煤的含硫量0.5%-6%，石油0.5%-3%）的燃烧以及硫化合物矿石的焙烧、冶炼。50%SO2转化为硫酸或硫酸根，另50%通过干湿沉降从大气中去除。SO2的危害：刺激人体呼吸道并增加呼吸阻力，造成呼吸困难；植物长期接触SO2会造成缺绿病或黄萎；SO2参与硫酸烟雾和酸雨的形成，对建筑等造成腐蚀并污染水体等。特征：SO2的本底值有明显的地区变化和高度变化；停留时间3-6.5天；体积分数与风速成反比；白天O2污染得到减轻（夜间辐射逆温（平静晴朗的夜晚，由于上面的空气比下面的空气冷却的慢形成逆温）和小风或是静风同时出现时，湍流混合作用最弱，水平运动几乎处于静止状态，稀释扩散作用和水平运输作用很弱，SO2极易造成在低空中堆积，出现SO2浓度峰值；白天日出之后，辐射逆温消散，湍流活动加强，混合层厚度大大增加，同时风速增加，扩散稀释作用和水平运输作用都加强。）16. 大气中污染物的迁移：是指有污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。迁移过程可是污染物浓度降低。影响大气污染物迁移的因素：风和大气湍流的影响（风可以使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向各个方向扩散，浓度梯度可是污染物发生质量扩散）；天气形势和地理形势的影响。影响大气污染的气象因子：大气稳定度：指在垂直方向上大气稳定的程度；风：输送作用和冲淡作用；湍流：湍流的尺度和烟团尺度相仿时，有利于烟团的扩散；辐射和云：辐射增强,不稳定；天气形式：气团、气压。17. SO2在大气中的化学转化：SO2的直接光氧化：在低层大气中，SO2光化学过程是形成激发态SO2分子，而不直接解离。SO2吸收阳光中一个在290nm处，一个在384nm处的吸收光谱，进行两种电子允许跃迁，产生强弱吸收带，但不发生光解：SO2 + hv(290-340nm) 1SO2（单重态） ；SO2+ hv(340-400nm) 3SO2 （三重态）能量较高的单重态分子，可按以下过程跃迁到三重态或是基态：1SO2 + MSO2+ M； 1SO2 + M3SO2+ MMM在大气条件下，激发态二氧化硫，主要是以三重态形式存在，单重态不稳定会转化为三重态。在空气中SO2光解成为 SO3的机制是：3SO2 +O2 SO4 SO3+O 或SO4 +O22SO3 也存在激发态SO2的猝灭反应：3SO2+ M（N2、O2、CO、CO2等）SO2+M SO2的间接光氧化：气态SO2在光化学反应活跃到的大气中能与强氧化性自由基反应而被氧化，称为SO2的自由基氧化。这些自由基主要来自与大气中一次性污染物NOx和活性炭氢化合物相互作用过程的中间产物，也来自光化学污染物及产物。SO2与OH的反应：OH + SO2OHSO2 ；OHSO2 + O2HO2 + SO3 ；SO3 + H2OH2SO4 。SO2与HO2、CH3O2、CH3COO2、O的反应：HO2 + SO2OH + SO3 ；CH3O2 + SO2CH3O+ SO3 ；CH3COO2 + SO2CH3COO + SO3 ；催化SO2的催化氧化：SO2被气溶胶中的水滴吸着，氧化为SO42-，在有金属盐（铁锰）存在时被溶解氧化成硫酸，总反应为：2SO2 + 2H2O +O22 H2SO4 反应中的催化剂包括金属盐，例如锰和铁的硫酸盐和氯化物，他们作为悬浮的微粒物质存在于空气中。在湿度较高时，这些粒子可称为凝聚核或水合成液滴。液体气溶胶可吸收SO2和O2，并在液相中发生化学反应。当液滴的酸性变高时，由于SO2的溶解度减小了，氧化作用会显著减缓，若大气中有足够的NH4+存在时，SO2的氧化速率会增加。锰的硫酸盐催化氧化效率最高。18. 脱硫：燃料脱硫，燃烧过程中脱硫，烟气脱硫燃料脱硫：煤炭的重力分选（含硫量降低40%-90%）；煤炭气化或液化；重油脱硫（选用抗中毒性能好的催化剂，将重油直接引入装有催化剂的反应塔高压加氢脱硫，脱硫重油含硫量下降到1%）燃烧脱硫：烟气脱硫分为湿法和干法，石灰/石灰石洗涤；氨法（以氨作为SO2吸收剂）；喷雾干燥吸收法烟气脱硫流化床燃烧脱硫：低温燃烧，脱硫剂为石灰石/白云石低浓度SO2的吸附净化：当烟气中含有足量的水蒸气和氧时，SO2在活性炭表面发生化学反应，SO2氧化成SO3并与水反应生成硫酸，脱硫率可达90%19. 氮氧化物（NO、NO2）：人为源：燃料的燃烧，2/3来自汽车等流动燃烧源的排放，1/3来自固定燃烧源的排放。燃烧产生的氮氧化物中NO占90%以上。天然源为生物源（由生物机体腐烂形成的硝酸盐，经细菌作用产生的NO及随后缓慢氧化形成的NO2；生物源产生的氧化亚氮氧化形成NOx；有机体中氨基酸分解产生的氨经OH自由基氧化形成NOx）。大气中的氮氧化物最终转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。氮氧化物的环境本底值随地理位置不同而不同，冬季浓度最高，夏季最低，停留时间小于一月。危害：NO能与血红蛋白结合，从而减弱血液的输氧能力；高浓度的NO2会严重危害人类健康；氮氧化物是导致光化学污染的重要污染物。20. 氮氧化物的转化：NO2光化学转化：NO2 + hvNO+ O ；O + O2 +MO3+M ；O3 + NONO2 + O2 ；NO2的化学反应：NO2 + OH HNO3 ；NO2 + O3 NO3 + O2NO+2O2 ；NO2 + NO3 N2O5 ；HNO2的化学反应：NO+ OH HNO2 ；HNO2+ OH NO2 + H2O ；NO+NO2 + H2O 2HNO2 ；2NO2 + H2O HNO2 +HNO3 HNO3 的化学反应：HNO3 + OH H2O+ NO3 ；HNO3 + NH3 NH4NO321. 汽车尾气的催化净化：第一步还原氮氧化物，利用尾气中的CO和CHX作还原剂，调整空燃比（空气质量和燃料质量之比），净化氮氧化物，同时除去部分CO和CHX，剩下CO和CHX在第二步中被催化燃烧。22. 光化学烟雾的控制对策：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度；安装汽车尾气净化装置；使用替代能源23. 大气污染综合防治：从区域环境整体出发，综合运用各种防治大气污染的技术措施的对策，充分考虑区域的环境特征，对影响大气质量的多种因素进行综合系统分析，提出最优化对策和控制技术方案，以期达到区域大气环境质量控制目标。全面规划、合理布局；选择有利于污染物扩散的排放方式（高烟囱扩散和集合式烟囱排放）；区域集中供暖供热；改变燃料结构；绿化造林；大气污染控制工程（采用无污染或少污染的工艺，安装废气净化装置）24. 硫酸烟雾（伦敦烟雾）和洛杉矶光化学烟雾：硫酸烟雾是由于燃煤排放出来的的SO2，颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象，气候条件：冬季，低温，湿度较高，日光较弱，臭氧浓度较低，白天夜间持续发生，对呼吸道有刺激作用，严重时导致死亡；含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象称为光化学污染，主要是来源是汽车尾气，烟雾呈蓝色，具强氧化性，白天生成，傍晚消失，气候条件：夏季，高温度，低湿度，强阳光照射，臭氧浓度高，对眼和呼吸道有强刺激作用，臭氧等氧化剂有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡25. 光化学烟雾的形成机制：26. 大气颗粒物：天然源如地面扬尘，海浪溅出的浪沫，火山爆发所释放出来的火山灰，森林火灾的燃烧物，宇宙陨星尘以及植物的划分、孢子等。人为源主要是燃料燃烧过程中形成的煤烟、飞灰等，各种工业生产过程所排放出来的原料或产品微粒，汽车排放的含铅化合物，矿物燃料燃烧所排放出来的二氧化硫在一定条件下转化为硫酸盐粒子等。大气颗粒物的消除与颗粒物的浓度、化学性质有关，干沉降（重力作用下沉降）和湿沉降（降雨降雪）去除。PM2.5（空气动力学直径小于2等于.5m），汽车排放尾气是主要来源，PM2.5对人类健康有着严重影响，大气能见度大幅降低。27. 除尘措施：改变燃料结构减少颗粒物的形成；采用控制设备除尘。机械式除尘装置【重力沉降室：气体中大粒径的粉尘借助重力沉降；旋风除尘器：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离，尘粒在离心力作用下移向外壁，在重力和气流共同作用下外壁上的尘粒沿壁面落入灰斗；惯性除尘器：使含尘气体与挡板相撞，或使气流急剧地改变方向，利用粉尘粒子的惯性力使离子分离并捕集的装置】；袋式除尘装置【含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，通过滤料的缝隙，粉尘被滤料捕集，清洁气体由上排出口排出，滤料由棉毛人造纤维织物加工】湿式除尘装置【使含尘气体与液体（水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或使粒径增大的装置】；电除尘装置【含尘气体通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，达到除尘目的】28. CO：化石燃料的燃烧；甲烷转化，海水中CO的挥发；植物排放，森林火灾，农业废物焚烧。通过土壤吸收和与OH自由基反应去除大气中的CO，停留时间较短危害：阻碍人体氧气输送；参与光化学烟雾的形成；导致温室效应。29. CO2：人为源：矿物燃料的燃烧；天然源：海洋脱气，甲烷转化，动植物呼吸，腐败作用，燃烧作用。去除：进入海洋，是海洋变酸；进入生物圈；停留在大气圈。危害：造成温室效应，使近地面大气变暖。30. CH4：厌氧细菌的发酵过程，燃烧过程和原油天然气的泄露水稻田是我国甲烷最大的排放源。去除：与OH自由基反应。CH4是温室气体，吸收7.7m的红外辐射，并转化为能量，使地表温度增加，导致温室效应的能力比CO2大31. 减轻地面烟气浓度：一是提高排烟温度；二是增加烟气的喷出速度；三是增加烟气的排出量32. 水体污染：当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，其含量超过了水体的自净能力，使水体的水质和水体底质的物理化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。33. 水体污染分类：根据污染物性质，物理性污染：1.感观污染（色度；嗅和味；浊度）；2.热污染（温度升高，溶解氧减少）；3.悬浮固体污染；4.油类污染；无机物污染：1.酸碱污染；2.无机毒物污染（重金属毒物污染；非金属毒物污染）；有机物污染：1.好氧有机物污染（溶解氧耗尽，水中有机物腐烂，水体发黑变臭。指标：生化需氧量BOD，化学需氧量COD，总有机碳TOC，总需氧量TOD）；2.有机毒物污染（酚类、苯胺类、硝基苯类、DDT、666）；营养盐污染与水体富营养化（生活污水和工业废水中的氮磷等营养物质排入湖泊水库港湾内海等水流缓慢的水体，造成藻类大量繁殖，溶解氧下降，鱼类大量死亡的现象，即“富营养化”）；生物污染（细菌总数；总大肠杆菌群数）；放射性污染34. 水体污染的危害：危害人体健康；降低农作物的产量和质量；影响渔业生产的产量和质量；制约工业的发展；加速生态环境的退化和破坏；造成经济损失35. 水污染源：工业废水；生活污水；农业退水（农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程排出的污水和液态废物）36. 好氧有机物、有机有毒物质：源自生活污水及含糖、蛋白质、氨基酸、酯类、纤维素等有机物的工业废水。有机合成原料：有机化工合成的工业废水；有机酸碱：有机酸制造、合成树脂等工业废水；油脂类：油田石油炼厂等废水，煤气发生站、焦化厂等废水；高分子化合物：造纸废水，食品工业废水，有机发酵废水，人造纤维、树脂、橡胶等工业废水；酚类化合物（毒性大）：煤气、焦化、石油化工、制药、油漆等工业废水；有机农药（毒性剧烈）；37. 水中有机污染物的迁移转化：（p214环化）有机污染物在水中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。有机污染物通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用进行迁移转化。38. 水体中好氧有机物降解 39. 重金属：来自化工冶金等的工业废水。重金属在水体中的迁移转化：通过沉淀-溶解、氧化还原、络合作用、胶体形成、吸附-解吸，生物甲基化，生物富集作用进行迁移转化40. 水体中Pb的迁移转化：含铅废水的稀释扩散；水体中胶体物对重金属的吸附作用，无机胶体，次生粘土矿物（Fe，Al,Si,Mn等水和氧化物），无机胶体（蛋白质，腐殖质）氧化还原转化：各价态之间的转化溶解和沉淀反应配合反应，无机配体（OH-，Cl-,CO3-,HCO3-,F-,S2-）,有机配体(氨基酸、糖、腐殖酸，生活废水中的洗涤剂、清洁剂、NTA，EDTA，农药)。生物甲基化作用生物富集作用41. 水污染防控措施 减少耗水量：通过技术改造，采用先进工艺；制定用水定额；压缩单位产品用水量；提高水的重复利用率；研究实现废水资源化，尽可能将污染物消灭在生产工艺过程中，达到最大限度消减排污量的目的；水的综合利用，从水中回收有用物质；建立城市污水处理系统，实现城市污水的集中治理；调整工业布局,充分利用自然环境的自净能力,变恶性循环为良性循环,起到发展经济、控制污染的目的；加强水资源规划管理，规划前必须切实查清水资源总量及水质状况，采取相应的给水和污水处理措施。42. 废水处理的基本原则 43. 废水处理方法：1.物理法（去除污水中的悬浮物和漂浮物。格栅和筛网；沉砂池；沉淀池；隔油池；气浮池）；2.化学法：去除污水中有机或无机的可溶性物质和胶体物质。中和法（酸碱废水）；萃取法（酚类，重金属）；氧化还原法；3.生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。生物过滤法和活性污泥法44. 土壤污染：是指人类活动所产生的污染物质通过各种途径进入土壤，其数量超过了土壤的容纳和同化能力，而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，并导致土壤的自然功能失调，土壤质量恶化的现象。土壤污染类型：根据土壤污染发生的途径，分为：水体污染型；大气污染型；农业污染型；固体废弃物污染型45. 土壤自净作用及影响因素 46. 土壤净化：是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，氧化还原、络合螯合及化学沉淀等作用而使进入土壤的污染物的浓度降低，形态改变，难以被植物吸收而退出生物循环，脱离食物链或被排出土壤之外的过程。47. 土壤具有净化功能的原因：土壤中含有各种各样的微生物和土壤动物，对外界进入土壤中的各种物质能分解转化土壤中存在复杂的有机和无机胶体体系，通过吸附解吸等过程，对外界进入土壤中的各种物质起着“蓄积作用”，使污染物发生形态变化土壤是绿色植物生长的基地，植物的吸收作用对土壤中的污染物质起着转化和转移作用。48. 土壤污染物：有机污染物；重金属；放射性元素；病原微生物；化学肥料49. 土壤污染源：工业、城市废水和固体废物；农业和化肥；牲畜排泄物和生物残体；大气沉降物50. 土壤污染的危害：土壤施用酸性或碱性肥料引起土壤pH变化，降低土壤肥力，减少产量，植物从土壤中吸收农药、重金属离子及放射性元素等污染物，在人类可食部分蓄积通过食物链传递，对人体健康造成威胁；51. 土壤环境背景值（本底值）未受人类污染的土壤中重金属元素的平均含量区域土壤背景值：一定区域内，远离工矿城镇，道路，无“三废”污染影响的土壤中某种元素的平均含量土壤环境容量：土壤在环境质量的约束下所能容纳污染物的最大数量区域土壤自然含量：清水灌区内，选用与污水灌区自然条件、耕作栽培相同、土壤近似的土壤中污染物的平均含量土壤对照点含量：在未污染的土壤上选择与污染地区的自然条件、土壤类型和利用方式相同的土壤作为对照点，以一个或几个对照点的平均值污染物含量作为对照点含量52. 土壤组成：固相（矿物质、有机质）、液相（水分，水溶物）、气相(土壤空气)53. 土壤性质：土壤吸附性：1.土壤胶体（土壤中颗粒直径小于2m或小于1m，具有胶体性质的微粒）性质：巨大的比表面和表面能；电荷性质；凝聚性和分散性；土壤胶体类型：有机胶体：腐殖质和生物活动的产物；无机胶体：细颗粒的粘土微粒；有机无机复合胶体矿物胶体和腐殖质胶体结合2.土壤胶体的离子吸附交换：阳离子交换：土壤胶体所吸附的阳离子和土壤溶液的阴离子进行交换。离子电荷数越高，离子半径越大，水化离子半径就越小，阳离子交换能力越强。当土壤胶体吸附的阳离子均为盐基粒子时称盐基饱和状态，称为盐基饱和土壤（呈中性碱性）；当土壤胶体吸附的阳离子还有H+及Al3+，称盐基不饱和土壤（呈酸性）。土壤盐基饱和度是全部交换性阳离子中盐基离子所占的百分比；阴离子交换：酸性土壤中，带正电荷的土壤胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子交换。土壤酸碱性： 土壤酸度包括活性酸度和潜性酸度，活性酸度是土壤溶液中游离氢离子所引起的。潜在酸度是胶体吸附氢离子及铝离子水解引起的。潜在酸度分为交换酸（胶体吸附的H+、Al3+转移到溶液后生成H+表现的酸性）和水解酸（用弱酸强碱盐溶液处理土壤时，交换的H+所表现的酸性）。土壤碱度：来自土壤碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙及胶体上交换性Na+；土壤的缓冲性能：土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，保持土壤环境的相对稳定，为植物生长土壤生物活动创造稳定的环境。土壤的氧化还原性54. 活性酸度和潜性酸度的关系：土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。两者可以相互转化，在一定条件下处于平衡。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体是H+及Al3+的贮存库，潜性酸度是活性酸度的储备。土壤潜性酸度比活性酸度大得多55. 根据土壤污染的发生途径，土壤污染的类型：水体污染型：未经处理的工矿废水和生活污水直接排放，使水体和农田遭到污染，尤其是缺水地区，引污水灌溉，使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体等污染；大气污染型：大气中酸性氧化物形成的酸沉降引起土壤酸化，破坏土壤质量，含有重金属、非重金属有毒有害物质及放射性物质的大气颗粒物可造成土壤的各种污染；农业污染型：污染物主要来自施入土壤的化学农药和化肥；固体废弃物污染型：主要是工矿业排出的尾矿废渣、污泥和城市垃圾通过扩散，降水淋滤等直接或间接地污染土壤56. 简述影响土壤氧化还原作用的主要因素：土壤通气状况，通气良好，电位升高；通气不良，电位下降。受氧支配的体系其Eh值随pH而变化，pH值越低，Eh值越高；土壤有机质状况，土壤有机质在嫌气条件下分解，形成大量还原性物质，在浸水条件下Eh下降；土壤无机物状况，还原性无机物多则还原作用强，氧化性无机物多则氧化作用强。土壤中氧化铁和硝酸盐含量高，可减弱还原作用，缓冲Eh值的下降57. 土壤中汞的存在形态及影响汞迁移转化的因素：土壤中汞的存在形态：离子吸附和共价吸附的汞、可溶性汞（HgCl2）、难溶性汞（HgHPO4、HgCO3及HgS）。影响汞迁移转化的因素主要有：吸附剂的种类：土壤中的腐殖质胶体和无机胶体对汞有很强的吸附力。pH等于7时，无机胶体对汞的吸附量最大；有机胶体在pH值较低时，能达到最大的吸附量。非离子态汞也可被胶体吸附；当溶液中有氯离子存在时，可显著减弱对二价汞离子的吸附；氧化还原状况植物对汞的吸收和累积：土壤中汞及其化合物可通过离子交换与植物的根蛋白进行结合，发生凝固反应。58. 土壤中砷的来源、存在形态及迁移转化：来源：原生岩石人类生产活动金属矿物加工产物和尾矿进入土壤；以肥料形式向土壤中施入。土壤中砷的形态可分为水溶性砷、交换性砷和难溶性砷三种。砷在土壤溶液中迁移过程（1）与碱土金属化合，生成亚砷酸盐，砷与重金属化合可形成亚砷酸盐。除碱金属与砷反应生成的亚砷酸盐如Na3AsO3溶解度较大，易迁移外，其余的亚砷酸盐溶解度较小，限制了砷在溶液中的迁移（2）土壤中的砷大部分为胶体所吸附，或与有机物络合、螯合，或与土壤中的铁、铝、钙等结合形成难溶性化合物，或与铁、铝等氢氧化物形成共沉淀（3）吸附于粘粒表面的交换性砷，可被植物吸收，而难溶性砷化物很难为作物吸收，累积在土壤中（4）土壤中各种形态的砷可发发生转化。提高土壤氧化还原电值以减少低价砷酸盐的形成，降低其活性可有效防止砷的污染及危害。59. 影响重金属在土壤中迁移的因素：不同的土壤条件，包括土壤类型、土地利用方式、土壤的物理化学性状的影响，都引起土壤中重金属元素存在形态的差异，从而影响重金属的迁移转化。主要有：土壤的氧化还原条件土壤酸碱度土壤胶体的吸附作用（土壤中含有丰富的无机和有机胶体，对进入土壤中的重金属元素具有明显的固定作用）；土壤中重金属的络合螯合作用。（金属离子浓度高时，以吸附交换作用为主，而金属离子浓度低时，则以络合螯合为主），（羟基与氯离子两无机配位体与重金属的络合作用是影响重金属难溶盐类溶解重要因素；土壤中腐殖质具有很强的螯合能力，具有与重金属离子牢固螯合的配位体，如氨基、亚氨基、酮基、羟基及硫醚等基团。）60. 土壤中镉的存在形态及影响镉迁移转化的因素：土壤中镉的存在形态分为水溶性镉和非水溶性镉。旱地土壤中多以CdCO3（为主）、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2形态存在（1）离子态CdCl2、Cd(NO2) 2、CdCO3和络合态如Cd(OH)2呈水溶性，易迁移，可被植物吸收，难溶性镉的化合物如镉沉淀物、胶体吸附态镉等不易迁移和为植物吸收（2）土壤氧化还原条件和施磷肥；（3）作物对镉的吸收，随土壤pH值的增高而降低（4）土壤中的有机物质能与镉螯合成螯合物，降低镉的有效性；（5）氧化还原电位影响作物对镉的吸收,Eh低或降为零有利于形成难溶性的硫化镉（6）镉受Pb2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等伴生离子的影响。61. 农药的危害：有机氯农药对害虫有杀伤毒害作用，同时对害虫的“天敌”及昆虫等益虫益鸟也有杀伤作用，破坏了自然界的生态平衡长期使用同类型农药，使害虫产生了抗药性，因而增加了农药的用量和防治次数，也大大增加了防治费用和成本长期大量使用农药，使农药在环境中逐渐积累，尤其是在土壤环境中，产生了农药污染环境问题62. 农药污染土壤的途径：施入农田的农药落入土壤，附着在植物上的农药也随降水进入土壤；使用浸种、拌种、毒谷等施药方式或将农药直接撒至土壤；农药喷射，黏附在飘尘上的农药随雨水落到土壤63. 土壤中农药的迁移转化1土壤对农药的吸附作用：进入土壤的农药通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面，使其移动性、生理毒性发生变化2、农药在土壤中的挥发和扩散，通过气体挥发和水的淋溶，导致大气、水和生物的污染，农药在土壤中的挥发速度决定于农药本身的溶解度、蒸汽压和近地表的空气层的扩散速度。农药随水迁移：溶解度大的直接随水迁移，难溶性的附于土壤颗粒表面进行水的机械迁移；3、农药在土壤中的降解，包括光化学降解、化学降解（水解和氧化）和微生物降解（脱氯作用、氧化还原作用、脱烷基作用、水解作用、环裂作用）等；4、农药在土壤中的残留；5、植物对农药的吸收与代谢64. 土壤污染的防治：“预防为主防治结合”的环境保护方针。一、控制和消除土壤污染源：控制和消除工业三废的排放；加强土壤灌溉区的监测和管理；合理施用化肥和农药；增加土壤容量和提高土壤净化能力；二、防治土壤污染的措施：施加抑制剂；控制土壤氧化还原状况；改变耕作制度；客土深翻；制定农药的容许残留量65. 生态系统是指一定时间和空间内，由生物群落与其环境组成的一个整体，各组成要素间通过能量流动、物质循环、信息传递而相互联系、相互制约，并形成具有自我调节功能的复合体。66. 生态系统的特性：具有能量流动，物质循环，信息传递三大功能。能量流动是单向的，不可逆转的；具有自我调节能力。物种数目越多，结构越复杂，自我调节能力越强；生态系统是一种动态系统67. 生态系统的组成：即非生物成分和生物成分。非生物成分：太阳辐射（通过自养生物的光合作用转化为有机物中的化学潜能）无机物质有机物质土壤；生物成分：生产者，消费者，分解者。68. 生态系统的类型：根据地理条件不同，分为：水生生态系统和陆生生态系统。69. 食物链：各种生物之间存在着取食和被取食的关系。食物网越复杂，生态系统越稳定。70. 食物网：许多食物链互相交叉，形成一张无形的网络，把许多生物包括在内，这种复杂的捕食关系就是食物网。71. 生态系统的功能：能量流动；物质循环；信息传递；生物生产；自我调节72. 生态系统的营养结构：食物链、食物网、生态金字塔、生态效率73. 碳循环:大气中的CO2通过生产者的光合作用生产糖类，一部分作为能量被植物消耗，植物呼吸作用或发酵过程中长生CO2通过叶面和根部释放到大气圈中，重新被植物利用；CO2通过动物的呼吸作用回到大气圈，动物死后，经微生物分解产生CO2回到大气中，再被植物利用；生物残体埋藏在地层中形成化石燃料等通过燃烧和火山活动放出CO2，进入生态系统的碳循环。碳循环速度快，几分钟几个小时或是几个星期即可完成。74. 氮循环：大气氮进入生物有机体的途径：生物固氮（豆科植物、细菌、藻类）工业固氮（合成氨）岩浆固氮（火山活动）大气固氮（闪电），进入植物体内的氮构成了蛋白质，植物被草食动物取食，合成动物蛋白质，植物动物死亡后的排泄物和尸体经微生物分解后回归大气和土壤75. 硫循环：自然界中的含硫岩石和矿物等经过火山活动和化石燃料的燃烧以H2S和SO2进入大气圈，经过干沉降和湿沉降作用以硫酸盐的形式进入土壤，一部分由植物根系进入植物体内再通过食物链进入动物体内，动物的尸体被微生物分解后回归到大气和土壤中，生物残体埋藏在地层中形成化石燃料等通过燃烧和火山活动放出H2S和SO2，进入生态系统的硫循环。76. 磷循环：岩石土壤风化释放出的磷酸盐和磷肥被植物吸收进入体内，沿食物链传递，生物残体被微生物分解，转变成可溶性磷酸盐回归到土壤和水体中，经过漫长的地质作用在海底形成含磷沉积岩。进入海洋的磷酸盐经过海洋的沉淀和成岩作用形成磷矿石，海洋中的磷以捕鱼的方式被人类或鸟类带回到陆地循环系统77. 在一定时期内，生态系统的生产者消费者分解者之间保持着动态平衡，系统内的能量流动和物质循环在较长时期内保持稳定的状态，称为生态平衡，又称自然平衡78. 固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。79. 固体废物的分类：按化学性质，有机废物和无机废物；按危害程度，危险废物和一般废物，放射性固体废物；按产生源，城市固体废物、工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物及放射性固体废物；按固体废物污染环境防治法，城市生活垃圾、工业固体废物、有害废物。80. 城市固体废物：产自城市居民家庭、餐饮业、服务业、旅馆业、市政环卫业、交通运输业、文教卫生业以及行政事业单位；特点：成分复杂，有机成分含量高。居民生活条件、生活习惯以及季节和气候条件影响城市固体废物的成分81. 工业固体废物：产自冶金、煤炭、电离、化工、交通、轻工、石油等工业的生产和加工过程82. 有害废物：除了放射性废物以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、浸出毒性、传染性因而对人类的生活环境产生危害的废物。来自医疗垃圾，有毒工业废物，有腐蚀、污染性的工业废液，含较高重金属成分的固体废物。83. 固体废物特点：资源和废物的相对性（废物是在错误的时间放在错误地点的资源）富集终态和污染源头的双重作用危害具有潜在性、长期性和灾难性84. 固体废物的环境问题：产生量与日俱增占用大量土地资源固体废物中的细微颗粒随风飞扬以及固体废物的焚烧处理会造成严重的空气污染；填埋场溢出的沼气会影响植物的正常生长；固体废物随地表径流进入水体污染地表水，随渗滤液进入土壤污染地下水固体废物及其渗漏液中的有害废物会改变土壤性质和结构造成土壤污染，并影响土壤微生物的活动影响环境卫生和景观85. 有害废物对人类的危害铬渣：具强刺激性和腐蚀性，对呼吸道造成危害，有致癌作用，对水体中的植物和动物有致死作用，影响作物生长；氰渣：引起头痛、头晕、心悸、甲状腺肿大；急性中毒时呼吸衰竭致死，对人体鱼类危害很大；含汞盐泥：无机汞具强腐蚀性，吸入高浓度的汞蒸气引起急性中毒和神经功能障碍；烷基汞在人体内长期停留；甲基汞引起水俣病；汞对鸟内水生脊椎动物有害作用；铅铬对人体神经系统、造血系统、消化系统、肝等会引起中毒反应；含砷化合物有致癌作用；锌盐对皮肤和粘膜有刺激腐蚀作用；芳香胺类和亚硝胺类对水生生物和鱼类有致癌作用，86. 固体废物的污染途径及危害：在一定条件下发生化学、物理或生物转化，对周围环境造成一定的影响，有害物通过水、大气、土壤、食物链等途径危害环境与人体健康。人畜粪便与有机垃圾是各种病原微生物的孽生地和系列场，形成病原型污染。危害：污染水体，影响水生生物的生存和水资源的利用，投弃在海洋的废物会在海域造成生物的死区；固体灰渣粉末受风吹、日晒、产生扬尘、污染大气环境，含有害物质的固体废物经长期堆放发生自燃，散发有害气体，恶化环境；土